非整周期采樣的諧波電能計量方法研究.pdf

1、電能質量分析和電能計量需要較高的諧波分析精度，分析算法需要較強的實時性?？焖俑道锶~變換易于在嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)是諧波分析的主要方法，但由于很難做到整周期采樣和整周期截斷，造成的頻譜泄漏將影響諧波分析的精度。本文在致力于提高諧波分析精度的基礎上，研究具有工程意義的高速、高精度的諧波分析算法，為工頻諧波分析算法庫的構建做必要的準備。
　　本文對交流采樣的實時實現(xiàn)問題做了詳細的討論，對整周期采樣、非整周期采樣的基本概念等進行了綜述，著重討論

2、了離散頻譜分析中的雙譜線比值校正法、比值迭代法和時移相位差校正法以及頻域中有功、無功的電能計量問題。
　　文中詳細討論了傅里葉變換的特點和不足，以及由于非整周期采樣造成的頻譜泄漏和柵欄效應，從理論上推導了諧波信號做離散頻譜分析時，產(chǎn)生幅值、相位和頻率誤差的原因以及譜線干涉現(xiàn)象，比較了加三種典型窗函數(shù)進行離散頻譜分析時的誤差分布曲線。
　　針對非穩(wěn)態(tài)周期信號，提出時域搜索的整周期化算法，通過二次整周期化在一段采樣數(shù)據(jù)中截取整周

3、期的采樣序列，然后通過離散傅里葉變換得到被測信號的電參量信息。
　　針對穩(wěn)態(tài)周期信號的非整周期測量，基于經(jīng)典的窗函數(shù)如Hanning窗、Blackman窗和Blackman-Harris窗，提出了針對同一信號進行連續(xù)兩段采樣，對這兩段時域序列加相同或不同的窗函數(shù)，分別進行兩次DFT分析，利用對應峰值譜線的相位差進行離散頻譜校正的時移相位差分析法。通過選用不同的采樣時間窗長度、采樣點數(shù)及與之相適應的窗函數(shù)，新算法可以滿足高精度計量及

4、實時電氣測量等多種應用場合，滿足測量精度、實時性等性能的不同要求。算法實現(xiàn)簡單，計算速度快，抗噪聲干擾能力較強，不考慮信號中噪聲的影響，相位差校正法是一種精確的校正方法，校正后的頻率、幅值和相位為理論值，僅會在數(shù)字采樣過程中受到數(shù)字截斷誤差的影響產(chǎn)生很小的誤差。
　　本文的研究成果已應用到“電能表仿真裝置試制”課題中，通過采用德國dSPACE公司提供的基于Matlab/Simulink的控制系統(tǒng)實時環(huán)境開發(fā)平臺dSPACE1006